多普勒组织成像在冠心病诊断中的应用及进展

中国超声医学杂志 2000年第2期第16卷 综述

作者：田新桥（综述）　钱蕴秋（审校）

单位：710032　西安市第四军医大学西京医院超声诊断科

　　多普勒组织成像(Doppler tissue imaging,DTI)又称多普勒心肌成像(Doppler myocardial imaging,DMI),是近年来开发的一项超声心动图新技术，可选择性地实时显示心肌运动的方向与速度，弥补了传统二维及M型超声心动图的一些局限性，为定量分析心肌运动及功能提供了新的方法。初步研究表明，DTI对冠心病的无创诊断具有较大潜力，应用前景较为乐观。

　　1、DTI的基本原理^〔1～3〕

　　活体心脏的多普勒信息包括来自血流的高速(10～100cm/s)、低振幅信号和来自心肌运动的低速(＜10cm/s)、高振幅信号两部分。传统彩色多普勒血流成像技术是通过设置高通滤波器，滤除心肌运动信号，显示血流信息。而DTI则是通过降低总增益并去除高通滤波器等技术改进，从心脏多普勒信号中选择出低速高振幅的心肌运动信息，输入自相关与速度计算单元进行彩色编码并联机显示。DTI主要有三种显示方式：速度图、加速度图和能量图。速度图又有二维彩色、M型及脉冲多普勒三种模式。由于DTI显示的低速组织运动的速度未超过脉冲重复频率所决定的尼奎氏速度极限，故不会出现色彩倒错现象。另外由于DTI测量的是心肌组织多普勒频移信号，故其图像信息相对地不受组织衰减影响。

　　2、DTI对正常心脏的研究

　　体外实验与临床研究证实，DTI技术用于测定心肌运动速度是准确可行的。心肌的运动主要包括长轴方向、短轴方向及旋转运动三种。DTI已用于研究心肌的长轴与短轴方向运动功能。Hada等^〔4〕的研究表明，正常人左室壁长轴方向与短轴方向运动速度波形基本一致，每个心动周期中均包括收缩波(S)、舒张早期波(E)和舒张晚期波(A)，且三个长轴方向运动速度均大于短轴方向速度。Pai等^〔5〕与Galiuto等^〔6〕应用脉冲波DTI研究了正常人左室的长轴方向运动特征，发现不同室壁节段之间运动速度各不相同，室间隔速度较低，侧壁与后壁较高，同一室壁心肌速度随取样位置移向远侧节段而逐渐减低。Donovan等^〔7〕证实，正常人短轴方向收缩速度下后壁大于前间隔，内膜下与外膜下之间存在一个5.9±3.5mm/s的峰值速度梯度(PVG，指心内膜与心外膜下心肌峰值速度的差值)(P＜0.001)。Uematsu等^〔8〕观察到，前间隔的心肌运动速度阶差(MVG，相当于心内膜与心外膜下心肌速度之差除以室壁厚度)显著低于后壁。而Nixdorff等^〔9〕的研究显示，前间隔与后侧壁的内膜下心肌速度间无显著差别。而且作者将MVG定义为内膜下心肌速度与外膜下心肌速度的比值，未观察到前间隔和后侧壁的MVG有显著差别。作者认为该结果与其他研究不一致的原因，与所用仪器不同，受试者年龄差异及样本数较少有关。有待进一步研究。

　　Palka等运用M型DTI对不同年龄正常人每一心动周期中不同阶段左室后壁的峰值平均速度(PMV)与峰值速度梯度(PVG)进行研究，发现年龄与心肌运动速度呈显著相关，快速充盈期PMV与PVG随年龄增大而明显下降(r＝0.88，P＜0.001)。而房缩期，随年龄增大，PMV与PVG明显增高(r＝0.80，P＜0.001)。与运用脉冲多普勒测定二尖瓣血流反映左室舒张功能变化是完全一致的。该研究还证实PVG与常规超声所测心室收缩功能参数的相关性明显大于PMV，表明速度梯度能更好地反映室壁收缩功能。

　　3、DTI诊断冠心病的研究

　　DTI检测局部室壁运动异常：

　　室壁节段性运动异常是心肌缺血最早的特征性表现，也是超声心动图诊断冠心病的基础。无论是动物实验还是临床研究均表明，DTI能敏感地反映缺血引起的室壁运动异常。

　　在对犬的实验研究中发现，缺血15秒钟即可引起缺血区心肌局部舒张速度显著变化，继而出现收缩期峰值速度与跨壁梯度改变。Derumeaux等^〔10〕对9头麻醉开胸猪的研究证实，DTI在冠脉闭塞5秒钟内即可探测到缺血导致的心肌收缩速度显著减低和较早出现的舒张早期与舒张晚期速度比值的下降。

　　Miyatake等^〔1〕用DTI观察10例前间壁心梗和5例下壁心梗患者，收缩期和舒张期梗塞区无色彩显示或色彩变暗，而梗塞区对侧室壁显示为较高速度的色彩。Uematsu等^〔8〕研究证实，陈旧性心梗区局部心肌MVG显著减低。Bach^〔11〕等的研究表明，缺血心肌再灌注后心肌速度可迅速上升并超过原基础水平，缺血对侧节段心肌速度则依相应血管有无梗塞而发生不同变化，如相应血管无显著狭窄，则心肌速度明显增快；如相应血管有明显狭窄，则心肌速度保持不变或减低。

　　能量多普勒组织成像诊断缺血与梗塞心肌^〔12〕：

　　对正常心肌的研究表明，其脉冲多普勒信号强度(能量)存在周期性变化幅度(心动周期变化幅度)，与标准背向散射积分(IBS)的周期变化一致。心脏基底部的多普勒信号强度及变化幅度最大，心尖部最低。这一点也与IBS参数一致。临床研究证实，缺血可使心肌脉冲多普勒信号峰值强度及变化幅度减低。在心肌梗塞区测不到多普勒能量变化幅度，尽管其能量绝对水平随心肌水肿或纤维化程度不同而各异。心肌造影剂可增强脉冲多普勒信号强度。

　　DTI定量心肌缺血与梗塞范围：

　　国内张国辉等对犬实验模型进行研究证实：多普勒能量组织成像(DPTI)和超声造影心肌灌注显像(MCE)显示的平均左室心肌缺血区面积、心肌总面积以及两者的比值无显著差别且高度相关。DPTI和MCE显示的缺血心肌内膜面积无显著差异且高度相关，虽都大于病理染色显示的梗塞心肌内膜面积，但均高度相关(P＜0.01)。三种方法显示的内膜总面积无显著差异。表明DTI可作为定量心肌缺血范围的可靠方法。

　　DTI评价冠心病的心功能：

　　评价舒张功能：通常认为左室舒张功能异常的出现早于收缩功能异常。传统评价舒张功能是通过左室压力曲线测量等容舒张期压力下降时间或通过脉冲多普勒测量经二尖瓣口血流频谱来判断，前者为有创方法，后者对轻度舒张功能受损时很敏感，但在中度舒张功能损伤时可出现假性正常，并较易受多种因素影响。Oki等^〔13〕用脉冲DTI技术对38例心脏病(其中20例缺血性心脏病)患者舒张功能的研究证实，所有患者(包括假性正常者)等容舒张期压力下降时间与DTI所测左室后壁舒张早期峰值速度呈负相关，与第二心音至后壁舒张早期速度达峰值的时间呈正相关关系，表明DTI可无创评价各种心脏病的异常左室舒张功能。Sohn等^〔14〕观察到，DTI所测二尖瓣环运动速度是一个相对不依赖于前负荷的评价舒张功能的参数，若把二尖瓣血流速度参数正常及心导管所测tau延长(≥50ms)定为左室充盈假性正常，则DTI所测二尖瓣环舒张早期峰值速度＜8.5cm/s及瓣环舒张早期与舒张晚期速度之比小于1，鉴别假性正常的敏感性为88%，特异性为67%。Nagueh等^〔15〕进一步发现，舒张早期二尖瓣血流峰值速度(E)与瓣环舒张速度(Ea)的比值(E/Ea)同肺毛细血管楔压(PCWP)显著相关，认为该参数可用于估测左室充盈压。

　　评价收缩功能：Gorcsan等^〔16〕用DTI对心肌梗塞患者的左室局部功能进行研究，发现心梗区运动减弱或消失，DTI测定的后壁心梗区收缩及舒张早期指标(如收缩期平均速度VS、舒张早期峰值速度E等)均明显减低且与室壁增厚率显著相关。异常前间隔节段仅有收缩期时间速度积分(S-TVI)明显减低，且与室壁增厚率显著相关。

　　收缩期二尖瓣环向心室侧移动被认为是一项反映左室收缩功能的指标。Gulati等^〔17〕应用DTI对55名连续病例(其中冠心病22例)进行研究，发现二尖瓣环6个部位平均峰值速度与左室射血分数(LVEF)呈直线相关关系(r＝0.86，SEE＝1.02cm/s)，二尖瓣环平均峰值速度＞5.4cm/s诊断LVEF＞50%的敏感性为88%，特异性97%。心尖四腔切面二尖瓣环峰值速度与LVEF的相关性最为密切。表明DTI所测收缩期二尖瓣环峰值速度具有快速估测左室整体收缩功能的能力。

　　4、DTI与负荷试验

　　负荷超声心动图是一项较为敏感和特异的检出心肌缺血的方法，主要观察、比较负荷前后节段性室壁运动改变及增厚情况。而DTI可敏感直观地反映心肌运动的方向和速度，它的出现为负荷试验中定量评价局部左室功能提供了新的手段。

　　Gorcsan等^〔18〕对9条开胸犬进行了实验研究，证实负荷试验中DTI所测内膜下心肌峰值收缩速度与超声微晶片所测左室局部功能指标及心导管所测压力-容积曲线指标显著相关，认为DTI测量可反映左室局部与整体收缩功能的变化。在对正常人的小剂量多巴酚丁胺(Dobutamine,DBA)负荷试验中发现，DTI所测二尖瓣环及内膜下心肌峰值速度和后壁峰值收缩速度梯度发生显著变化时所应用的DBA剂量远小于常规测量的室壁增厚率及EF值出现明显改变时的DBA剂量。表明DTI可检测出小剂量DBA所致的微小收缩功能变化。Katz等^〔19〕对19例有室壁运动异常者进行DBA研究，发现在DBA峰值时，运动异常节段的心内膜峰值速度增加明显低于正常节段。但在负荷状态下，DTI峰值速度不能区分正常与异常心尖节段变化。Tsutsui等^〔20〕研究了DBA负荷试验中DTI所测MVG对缺血心肌的诊断价值，证实非缺血节段MVG随DBA剂量增加而增大，呈显著依赖关系；而缺血节段则随剂量增加无明显变化，室壁运动异常几乎不能用目测检出。国内李峻等对13例经冠脉造影确诊的缺血性心脏病的冷加压试验(Cold Pressor Test,CPT)研究显示，CPT后正常人室壁运动速度明显增快，而冠心病患者却相反，节段性室壁运动速度均低于静息时的测值，且以多支冠脉病变及中重度狭窄者为著。认为CPT与DTI结合对冠心病的诊断具有一定临床价值。

　　5、DTI的局限性

　　DTI技术的基础仍是多普勒原理，故存在着与多普勒血流显像相似的局限性，多普勒超声束与心肌运动方向间夹角、心脏在心动周期中的整体运动、呼吸运动及仪器增益等均可影响其测量结果，在检查中必须注意并加以克服，同时也应努力研究改进的办法。

　　田新桥，现在河南濮阳市中原油田总医院

　　参考文献

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(1999-08-20收稿,180天刊出)